2024
Постійне посилання на фонд
Переглянути
Перегляд 2024 за Дата публікації
Зараз показуємо 1 - 11 з 11
Результатів на сторінці
Налаштування сортування
Документ Відкритий доступ Аlgorithm for Spectrum Sensing and Signal Selection by External Parameters(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2024) Buhaiov, M. V.For modern radio monitoring, a panoramic view of a wide frequency band and signal selection is its most important part. The constant growth of the number of radio electronic devices and the expansion of the instantaneous bandwidth of analysis in modern radio receiving devices leads to the fact that a significant number of analog and digital signals can be observed at the same time. Automatic adaptation of radio monitoring system to further signal processing is possible due to preliminary signal selection. The goal of this research is to develop an algorithm for signals selection in panoramic radio monitoring systems by their external parameters. The essence of proposed algorithm is to detect occupied bands of radio frequency spectrum, estimate center frequency and bandwidth of each channel, noise level and signal-tonoise ratio. Creation of frequency channels allows for signal filtering and estimation of pulse durations, as well as occupancy of each channel. Estimates of parameter for each signal fragment and frequency channel are recorded in associative arrays, which simplifies further signal selection. Due to variability of noise and propagation channel, estimates of signal parameters for each signal fragment are random variables. To obtain reliable estimates of signal center frequency and bandwidth, they are further grouping. Array of data can be accessed both by frequency channel number (table rows) and by signal parameters (keys), which are table column headers. Associative relationships between data provide flexible signals filtering by any combination of parameters. To test developed algorithm, we analyzed frequency band of 933-953 MHz and used the DataFrame Multi Index data container of Pandas package of Python programming language. This structure provides multi-level indexing, flexible access to data, and a wide range of tools for their processing and modifying. Developed algorithm can be used in existing and future radio monitoring systems for radio electronic devices identification and databases creation.Документ Відкритий доступ Implementation of Method of Minimizing the Side Lobe Level of Autocorrelation Functions of Signals With Nonlinear Frequency Modulation(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2024) Kostyria, O. O.; Hryzo, A. A.; Khizhnyak, I. A.; Fedorov, A. V.; Lukianchykov, A. A.An important problem that is solved during the creation of new and modernization of existing radar equipment is to ensure the maximum range of detection of air targets, which requires increasing the radiated power while maintaining the required range resolution. Since the generating devices, which are now widely used as semiconductor elements, have limited peak power, the required energy is emitted by increasing the duration of the sensing radio pulse, and the requirements for resolution are met by using so-called complex signals, the product of the spectrum width of which and their duration (signal base) is greater than one. One of the types of complex signals is multifragment signals with nonlinear frequency modulation, which, unlike the well-known linear frequency modulated signals, have a significantly lower peak side lobes level of autocorrelation functions, but the value of this level depends significantly on the frequency and time parameters of the signal. Finding parameters that minimize the side lobes level of the autocorrelation function of nonlinear frequency modulated signals, which include fragments with linear frequency modulation, is an important scientific and technical problem, the solution of which is the subject of this article. The peculiarity of considering this issue is that, in contrast to the previously proposed implementation of the method of minimizing the side lobes level for mathematical models with a current time change, the paper develops models of shifted time, that is, when the time count of each subsequent signal fragment is shifted to zero. The first section of the paper analyzes the known publications, which shows that the method of minimizing the side lobes level of correlation functions has not been considered before for mathematical models of the shifted. Given this circumstance, the second section of the paper formulates the research objectives. The theoretical justification of a new variant of the proposed method by developing mathematical time-shifted models for two- and three-fragment nonlinear frequency-modulated signals, as well as the modeling results, are presented in Section 3. In further research, it is planned to develop an algorithm for optimizing the time-frequency parameters of signals with nonlinear frequency modulation based on mathematical models of current and shifted time.Документ Відкритий доступ Алгоритм пiдвищення точностi прогнозування вихiдної потужностi сонячної електростанцiї при застосуваннi методу найближчих сусiдiв(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2024) Седляров, Є. В.; Клен, К. С.У статтi наведено метод прогнозування вихiдної потужностi сонячної електростанцiї на основi методу регресiї найближчих сусiдiв. Для створення прогнозу вихiдної потужностi використано данi з сонячної електростанцiї в Китаї потужнiстю 50 МВт, що має данi значень сонячної радiацiї, навколишньої температури, тиску та вологостi i вiдповiднi їм значення вихiдної потужностi в перiод з 01.01.2019 до 31.12.2020 з дискретнiстю 15 хвилин. Перед використанням даних проведено їх очищення вiд викидiв методом стандартного мiжквартильного розмаху, роздiлення точок даних на тестову та тренувальну групи i застосовано масштабування ознак методом стандартизацiї для коректного обчислення Евклiдової дистанцiї мiж точками даних. Запропоновано застосування кластеризацiї погодних параметрiв методом k-середнiх, що дозволяє провести iндивiдуальний вибiр кiлькостi сусiдiв для кожного кластеру i виключити вплив точок одного кластеру на кiлькiсть сусiдiв iншого кластеру. Кiлькiсть кластерiв обирається за допомогою визначення коефiцiєнта силуету, тренувальна група погодних параметрiв з вiдповiдними їм значеннями вихiдної потужностi розподiляється по кластерам на основi Евклiдової вiдстанi до центроїд кластерiв. Тестова група погодних параметрiв розподiляється по кластерам, пiсля чого прогнозування методом найближчих сусiдiв вiдбувається в межах кожного кластеру окремо. Вихiдна потужнiсть сонячної електростанцiї розраховується як середня арифметична зважена потужностей сусiдiв кожної точки тестової групи. В кiнцi алгоритму послiдовнiсть точок погодних параметрiв тестової групи вiдновлюється i створюється часовий ряд прогнозу вихiдної потужностi. Запропонований алгоритм дозволив зменшити похибки прогнозу MSE, RMSE, MAPE, MAE на 1 день на 0,5348, 0,2265, 0,38%, 0,1448 вiдповiдно, на 7 днiв похибки стали меншими на 0,1992, 0,0384, 0,1%, 0,0193 вiдповiдно. В результатi вiдносна похибка при прогнозуваннi на 24 години складає 4,22%.Документ Відкритий доступ Енергетична модель оптичної системи поляриметричного тепловiзора(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2024) Колобродов, В. Г.Поляриметричне дистанцiйне зондування є вiдносно новим напрямком теплобачення та має рiзноманiтнi сфери застосування. Останнiм часом тепловiзори широко використовуються у вiйськовiй справi в якостi систем спостереження, якi дозволяють виявити i розпiзнати цiлi на граничнiй дальностi цiлодобово в складних метеоумовах за умови наявностi теплового радiацiйного контрасту мiж цiллю i фоном. При вiдсутностi такого контрасту цiль можна виявити за допомогою новiтнiх тепловiзорiв, в яких джерелом iнформацiї є вiдмiннiсть поляризацiйних характеристик випромiнювання цiлi вiд фону (завади). Оптична система i матричний приймач випромiнювання (МПВ) поляриметричного тепловiзора (ПТ) дозволяють вимiрювати параметри вектору Стокса, на основi яких формується поляриметричне зображення. Метою статi є дослiдження процесу перетворення зовнiшнього та внутрiшнього IЧ випромiнювання в оптичнiй системi ПТ для покращення якостi зображення. Розглянуто два потенцiйних джерела поляризованого випромiнювання: вiдбита енергiя, яка розраховується за формулами Френеля, i стан поляризацiї власного випромiнювання. Кiнцевий стан поляризацiї буде залежати вiд ступеня поляризацiї, обумовленої кожним iз цих компонентiв i їх вiдносної величини. Враховано зовнiшнє i внутрiшнє випромiнювання, що надходять до вхiдної зiницi IЧ об’єктива, а саме потiк, вiдбитий вiд поверхнi дрона; власне (емiсiйне) теплове випромiнювання дрона; випромiнювання атмосфери мiж цiллю i ПТ; вiдбите i власне випромiнення поверхнi фазової пластинки i поляризатора. Отримано формули для розрахунку параметрiв вектора Стокса, а також ступеня поляризацiї випромiнювання, що надходить на пiксель МПВ, якi враховують орiєнтацiю поляризатора, ступiнь поляризацiї випромiнювання цiлi i атмосфери, коефiцiєнти випромiнювання i вiдбивання цiлi, яскравiсть атмосфери. Практичне застосування цих формул свiдчить про те, що вiдношення сигнал/шум в ПТ, а отже i якiсть зображення, i максимальну дальнiсть розрiзнення цiлей, можливо значно покращити порiвняно з класичними тепловiзорами.Документ Відкритий доступ Гiпервипадковi властивостi функцiональних характеристик радiоелектронної технiки(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2024) Зiньковський, Ю. Ф.; Уривський, Л. О.Розглянуто проблеми та запропоновано методи визначення показникiв функцiонального призначення радiоелектронних пристроїв при проєктуваннi на основi теорiї гiпервипадкових явищ. Гiпервипадковий характер фiзичної величини або процесу проявляється у порушеннi ними умов статистичної стiйкостi, що доцiльно характеризувати через коефiцiєнти статистичної нестабiльностi – флуктуацiї математичного сподiвання та iн. Завданням представленої роботи є виклад методiв проєктування, що враховують гiпервипадковий характер процесiв, якi протiкають в радiоелектронних засобах (РЕЗ), та визначення характеристик функцiонування РЕЗ методами розрахунку гiпервипадкових показникiв. Для опису гiпервипадкових величин використано ймовiрнiснi характеристики випадкових процесiв: функцiї розподiлу та щiльностi ймовiрностi. Наявнi методи проєктування РЕЗ не враховують гiпервипадкову природу фiзичних процесiв, що вiдбуваються в радiоелектроннiй апаратурi (РЕА). При функцiонуваннi РЕА характеристики та параметри вiдображуються у виглядi операторiв, кожен з яких формується як результат множини вхiдних впливiв, внутрiшнiх процесiв i зовнiшнiх факторiв. Системний аналiз структури РЕА показує, що основнi складовi її конструктивної складностi – це комiрки та мiкрозбiрки, якi у загальному обсязi всiєї РЕА складають не менш 75-80%. Для них головними дестабiлiзуючими факторами є механiчнi та тепловi (зовнiшнi та внутрiшнi). Запропоновано рiвняння механiчних коливань друкованої плати iз урахуванням гiпервипадкового характеру фiзичних величин, що визначають ймовiрнiснi значення динамiчного прогину плати, власну частоту коливань, частоту зовнiшнього збудження та iн. Розглянута гiпервипадкова модель нестацiонарного теплового поля в платi, що враховує поширення теплової енергiї в платi кондукцiєю та охолодження її конвекцiєю через диференцiальне рiвняння параболiчного типу. Отримане рiшення в межах математичної моделi здiйснено методом кiнцевих iнтегральних перетворень та має вигляд гiпервипадкової функцiї. Для розрахункiв функцiональних показникiв РЕА з урахуванням гiпервипадковостi може бути затребуваний спецiалiзований математичний апарат для знаходження щiльностi розподiлу, математичного сподiвання та дисперсiї їх випадкових значень. Подальшими доцiльним дослiдженнями слiд вважати проблеми обчислюваного характеру, оскiльки, на вiдмiну вiд стандартних математичних пакетiв (наприклад, MathCad), для розрахункiв вихiдних параметрiв апаратури iз ознаками гiпервипадковостi необхiдна спецiалiзована математична пiдтримка.Документ Відкритий доступ Метод автоматичного визначення параметрiв радiосигналiв сформованих за стандартом LoRa(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2024) Нагорнюк, О. А.Радiосигнали сформованi за стандартом LoRa (далi – радiосигнали LoRa) широко використовуються в телекомунiкацiйних системах як цивiльного, так i вiйськового призначення, що обумовлено насамперед їх високою перешкодостiйкiстю. В статтi удосконалено математичну модель радiосигналу LoRa, показано взаємозв’язок мiж модуляцiйними параметрами радiосигналу, параметрами кодування та швидкiстю передачi даних i перешкодостiйкiстю. Проаналiзовано характеристики сучасних радiоелектронних компонентiв, якi пiдтримують технологiю LoRa, та встановлено межi дiапазонiв змiни модуляцiйних параметрiв, що можуть бути застосованi в радiосигналi. Запропоновано метод автоматичного визначення параметрiв радiосигналiв LoRa, який складається iз 4-х етапiв. На першому етапi розраховуються несуча частота та ширина спектра за характеристиками амплiтудно-частотного спектра сигналу. На другому етапi обчислюється тривалiсть iнформацiйного символу шляхом аналiзу особливостей автокореляцiйної функцiї. Отриманi модуляцiйнi параметри округлюються до найближчих сталих значень вiдповiдно до методу мiнiмальної метрики. На третьому етапi обчислюється фактор розширення, який аналiтично пов’язаний iз шириною спектра та тривалiстю iнформацiйного символу. На четвертому етапi визначається напрямок змiни частоти радiосигналу LoRa. Для цього синтезуються два узгодженнi фiльтри (для up-chirp та down-chirp символiв), налаштування яких вiдповiдають обчисленим на попереднiх трьох етапах параметрам радiосигналу LoRa. Рiшення про напрямок змiни частоти приймається за максимальною амплiтудою сигналiв на виходi узгоджених фiльтрiв. Ефективнiсть запропонованого методу перевiрено шляхом моделювання в програмному середовищi MATLAB та технiчного аналiзу радiосигналiв вiдомих протоколiв передачi даних стандарту LoRa. Показано, що метод дозволяє правильно визначити параметри радiосигналiв LoRa iз ймовiрнiстю близькою до 1 при вiдношеннi сигнал/шум вiд -5 дБ.Документ Відкритий доступ Адаптивне виявлення сигналу рухомої цiлi в FMCW радарi при невiдомiй потужностi шуму(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2024) Маленчик, Т. В.; Жук, С. Я.Одним з перспективних засобiв виявлення рухомих цiлей на малих вiдстанях є FMCW радар. Вiн забезпечує: високоточне вимiрювання дальностi, а також радiальної швидкостi, низьке енергоспоживання. Вихiдною iнформацiєю для алгоритмiв виявлення сигналiв цiлей в FMCW радарi є далекомiрнодоплерiвський портрет. Вiн формується шляхом двомiрного дискретного перетворення Фур’є (ДПФ) над отриманими на iнтервалi когерентного накопичення демодульованими сигналами вiдповiдних перiодiв модуляцiї. У випадку однорiдного шуму з невiдомою потужнiстю викорстання алгоритмiв CFAR призводить до надлишкових обчислювальних витрат за рахунок ковзного оцiнювання потужностi шуму. Крiм того розмiри ковзного вiкна обмеженi, що не дозволяє отримати оцiнку потужностi шуму з необхiдною точнiстю. В якостi математичної моделi корисного сигналу вiд цiлi може бути використаний гармонiйний сигнал з невiдомими амплiтудою, частотою i початковою фазою. Розглянуто алгоритм адаптивного виявлення гармонiйного сигналу з невiдомими параметрами, отриманого на iнтервалi когерентного накопичення FMCW радара при вiдомiй потужностi шуму. Пристрiй виявлення побудовано за перiодограмною схемою. Проведено аналiз характеристик виявлення сигналу FMCW радара при вiдомiй потужностi шуму, якi можуть виступати в якостi нижньої границi при невiдомiй дисперсiї шуму. На основi методу максимальної правдоподiбностi запропоновано алгоритм оцiнювання невiдомої потужностi шуму на основi тестової вибiрки, отриманої з далекомiрно-доплерiвського портрету. Оцiнка невiдомої потужностi шуму є вибiрковим середнiм. На основi методу iнтервального оцiнювання визначено довiрчi iнтервали щодо ймовiрностей хибної тривоги i виявлення цiлi в залежностi вiд об’єму тестової вибiрки. Границi ймовiрностi хибної тривоги не залежать вiд оцiнки потужностi шуму. На основi отриманих залежностей можна визначити об’єм вибiрки, що забезпечує допустиме значення довжини довiрчого iнтервалу ймовiрностей хибної тривоги i виявлення цiлi.Документ Відкритий доступ Investigation of Possibility of Measuring the Albedo of Earth’s Surface in Visible and Near Infrared Bands in Conditions of Aerosol Pollution of Atmosphere Using Unmanned Aerial Vehicles(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2024) Asadov, H. H.; Alieva, A. J.; Ashrafov, M. G.It is well-known that such processes as agricultural activities, urbanization processes, climatic changes leading to abnormal precipitation, etc. affect the magnitude of the Earth’s albedo. At the same time, the results of remote albedo measurement in visible and near infrared bands also depend on the degree of aerosol pollution of the atmosphere. These factors leading to changes in the earth’s albedo lead to the need for periodic measurements of regional values of the albedo of the earth’s surface. There are a number of problems related to measuring the albedo of the earth, related to the spatial and temporal variability of this indicator. These include the dependence of albedo on the zenith angle of the Sun, the need to create albedo measurement networks in the form of numerous geographically distributed pyranometers, the dependence of satellite albedo measurements on the state of the atmosphere, leading to the need for inter-satellite calibration, or groundbased validation measurements. At the same time, the issue of fully accounting for the effect of atmospheric aerosol on the results of measuring the albedo of the Earth’s surface is still open. The article is devoted to the measurement of the Earth’s albedo visible and near infrared bands using UAVs in conditions of aerosol pollution of the atmosphere. The model of single scattering of the optical source signal of an atmospheric aerosol was adopted as the basis of the conducted research. The interrelation of such optical indicators as the optical thickness of the aerosol and the albedo of the Earth’s surface is analyzed. A criterion for the effectiveness of atmospheric measurements using UAVs is proposed, in which efficiency is defined as the ratio of the total radiation entering the on-board spectroradiometer to the amount of extra-atmospheric radiation from the Sun. By switching from a discrete model to a continuous model created to calculate the proposed efficiency criterion, it is shown that with a synchronous change in the optical thickness of the aerosol and albedo, according to the calculated law, the minimum efficiency of measurements of the albedo of the earth’s surface is achieved.Документ Відкритий доступ Синтез алгоритмiв фiльтрацiї результатiв вимiрювань в системах навiгацiї безпiлотних лiтальних апаратiв(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2024) Зiмчук, I. В.; Шапар, Т. М.; Ковба, М. В.Безпiлотнi лiтальнi апарати (БпЛА) є одним з основних напрямкiв розвитку свiтової авiацiйної технiки. Широке застосування БпЛА рiзних класiв як у вiйськовiй, так i в цивiльнiй сферах вимагає розробки та виробництва високоточних бортових навiгацiйних систем малої вартостi, ваги та габаритiв. При проєктуваннi систем навiгацiї безпiлотних лiтальних апаратiв передбачається використання iнформацiї вiд багатьох датчикiв та засобiв корекцiї, що дозволяє суттєво пiдвищити точнiсть систем, що розробляються. Для обробки навiгацiйної iнформацiї в таких системах застосовують алгоритми стохастичної фiльтрацiї, зокрема фiльтр Калмана та рiзнi його модифiкацiї, якi дозволяють врахувати нелiнiйний характер задачi. Iснуючi алгоритми фiльтрацiї характеризуються високою обчислювальною складнiстю, а iнженери зустрiчаються з проблемою їхньої практичної реалiзацiї через абстрактну форму подання, яка не вiдображає деталей реалiзацiї. Саме тому в роботi викладено методику структурного синтезу рекурентних алгоритмiв полiномiальної фiльтрацiї вимiрювань в системах навiгацiї безпiлотних лiтальних апаратiв. Викладений пiдхiд ґрунтується на поданнi згладжувальних фiльтрiв як динамiчних систем, що описуються дискретними передаточними функцiями, якi пiдлягають визначенню. Теоретичною основою синтезу передаточних функцiй є третя форма умов iнварiантностi помилки фiльтра вiдносно моделi вхiдного впливу. Рiвняння рекурентного згладжування визначаються як функцiї часу, якi пов’язують вхiд та вихiд синтезованих операторiв перетворення фiльтра. Запропонований пiдхiд дозволяє: синтезувати ефективнi алгоритми полiномiальної фiльтрацiї, якi мають мiнiмальну складнiсть для своєї реалiзацiї; на етапi синтезу формувати властивостi фiльтрiв стосовно згладжування шумiв та виключення динамiчних помилок; в процесi синтезу визначати умови, при виконаннi яких цифровий фiльтр буде стiйким. В роботi наводиться приклад синтезу алгоритму фiльтрацiї, працездатнiсть та ефективнiсть якого дослiджено шляхом комп’ютерного моделювання.Документ Відкритий доступ Method for Selecting Pulsed Signals by Their Duration in Fading Channels(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2024) Buhaiov, M. V.; Zakirov, S. V.The duration of pulsed signals is one of the main parameters to be estimated in radio monitoring systems. When signals propagate in channels with deep fading, even at high signal-to-noise ratios, the pulse shape will be distorted. In sophisticated electronic environment, it is also may be random interference in signal processing channel, which leads to the occurrence of false pulses with random durations. Therefore, the values of the signal pulses durations will be concentrated near their true value, and the rest of the detected pulses will have a significantly random duration. That’s why, the development and study of methods for selecting pulse signals by their durations in sophisticated signal environment is actual scientific problem. The aim of the work is improving pulsed signals processing methods in fading channels by selecting its’ durations. The study found that the estimates of signal pulse durations are normally distributed. Pulse durations that are not related to signals are subjected to an exponential distribution. The input data for the proposed method is only a sample of measured pulse durations. The values of the parameters of both the exponential and normal distributions are unknown. In this case, the problem of selecting pulses by their durations is formalized to the estimation of the mean values of normal distributions. To do this, it is proposed to search for the maxima of the smoothed estimate of the probability density function. The scientific novelty of the obtained results is that a method for estimating the mean value of a normal distribution at the background of exponentially distributed values was proposed. An example of this approach is the estimation of pulsed signal durations in channels with deep fading and impulse interference. Based on the developed method, algorithms for automatic pulse selection for radio monitoring systems can be implemented.Документ Відкритий доступ Scattering of Electromagnetic Waves by Frequency-Detuned Systems of Dielectric Resonators(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2024) Trubin, O. O.The general problem of scattering on a system of frequency-detuned coupled Dielectric Resonators (DRs) located in one or several transmission lines is considered. The field describing the natural oscillations of the system of detuned DRs is decomposed over the field of partial resonators. A system of equations is derived, the solution of which allows one to determine the frequencies and amplitudes of the system’s natural oscillations. It is shown that the resulting system of equations, by means of algebraic transformations, can be reduced to the problem of determining the eigenfunctions and eigenvalues of a finite-dimensional operator, determined through the elements of the coupling operator of frequency-detuned DRs. The limitations of the proposed calculation method are noted. The solution to the scattering problem is expanded in terms of the natural oscillation field of the system of detuned DRs. A system of linear equations for the amplitudes of forced oscillations is obtained. It is shown that in the particular case of identical resonator frequencies, the found system exactly coincides with the equations obtained previously for various types of DR. General solutions are found for the scattered field on frequency-detuned resonators located in different transmission lines. Several examples are given of calculating the frequency dependences of the scattering matrix for the most interesting structures consisting of coupled dielectric resonators detuned in natural oscillation frequencies. The frequency characteristics of the scattering of two bandstop filters with different stop bands, made on detuned DRs in the same transmission line, are calculated. The frequency dependences of the scattering matrix on two bandpass filters located parallel between regular lines are calculated. The scattering characteristics of bandpass filters of complex designs containing various DRs are calculated: a bandpass filter built on a system of coupled DRs in a transmission line break and several DRs in a regular line, as well as an elliptical bandpass filter. The capabilities of the proposed method are demonstrated by the example of optimizing the scattering characteristics of a demultiplexer built on the basis of two bandpass filters with different passband frequencies. The proposed method also makes it possible to calculate the scattering characteristics of bandpass and bandstop filters with several operating frequency bands used in modern communication systems.